Vibrio cholerae toxinja (a zonula occludens toxin, Zot) az epithel sejtek között fekvő tight junctionra (TJ) hat. A Zot felfedezése megvilágította az intestinalis paracellularis utat érintő bonyolult mechanizmust. A struktúra-funkció analízis kimutatta, hogy a toxin karboxiterminális része specifikus proteináz aktiválta receptorhoz, (PAR)2-höz kötődve az intercellularis TJ reverzibilis megnyitásához vezet, intracelluláris szignál aktiválásával. A kutatások szerint a Zot a TJ-t gyors, reverzibilis és reprodukálható módon szabályozza.

Tisztított anti-Zot antitesttel azonosítani tudtak egy bélhámban termelődő Zot homológot, melyet zonulinnak neveztek el. A fehérjét humán kadaverből izolálták. Kiderült, hogy ez a 47 kDa méretű protein növelni képes a nem-humán főemlősök bélhámjának permeabilitását. Megfigyelték, hogy a zonulin részt vesz bél veleszületett immunfunkciójában és felszaporodik több autoimmun betegségben, melyben a TJ diszfunkció tűnik az elsődleges működészavarnak (coeliakia, I. típusú diabetes mellitus).

A TJ a bél barrier-funkció fő komponense. Kiderült, hogy nem statikus struktúra, hanem dinamikusan és azonnal reagálni képes különböző fejlődési, élettani és kóros körülményre. Ez a folyamat komplex szabályozó rendszert feltételez, mely vezényli a TJ multiprotein rendszer összeszerelését.

A Zot aktivációt egy intracellularis eseménysorozat közvetíti, mely végsősoron a TJ szétszereléséhez vezet. Kimutatták, hogy a Zot kötődés változó a bélrendszeren belül. A jejunumban és distalis ileumban kimutatható, de a colonban nem, továbbá termelődésének mértéke csökken a boholy-kripta tengely mentén. A bél permeabilitása ennek megfelelően változik. A tisztított, emberi bélsejtekben termelődő zonulin azonosan viselkedik. A zonulin feltehetően szerepet játszik a folyadékok, makromolekulák, leukociták véráram és intestinalis lumen közti áramlásában (és fordítva). Valószínű továbbá, hogy a zonulinnak a proximális bélszakasz mikroorganizmus kolonizáció elleni védelmében is szerepe van.

Humán szérum proteomics analízise alapján a zonulin a pre-haptoglobin2-nek felel meg, melyet ez idáig a haptoglobin2 (HP2) elő-anyagának tartottak.

A különböző struktúrájuk ellenére az eddigi ismeretek szerint a haptoglobinok egyetlen funkciója a szabad hemoglobin megkötése és eddig prekurzoraiknak nem tulajdonítottak jelentőséget. [A Hp-Hb komplexet a monocyta/macrophag scavenger receptor (CD163) távolítja el.] Az anti-Zot a nem denaturált HP molekulák közül csak a HP2-2-vel reagált. Egy 45kDa méretű peptidhez kötődött, ami csak a HP2-ben van jelen. Az MS/MS analízis a 45 kDa peptidet pre-haptoglobulinként azonosította. Mivel a humán zonulin molekulatömege 47 kDa és az anti-Zot ugyanúgy kötődik hozzá, így a pre-HP2 molekulát a zonulinnal azonosnak lehet tekinteni. Ezt a hipotézist későbbi kísérletek is igazolták.

A rekombináns pre-HP2 hasonlóan csökkentette idő- és dózis-függő módon az egér vékonybél mucosa ellenállását (azaz növelte annak permeabilitását) mint a zonulin. A preHP2 és a HP2 funkcionális különbözőségének oka feltehetően a két molekula eltérő térszerkezete.

A zonulin szerkezeti elemzése azt bizonyította, hogy számos növekedési faktorral mutat hasonlóságot. Az ép zonulin az EGF (epidermal growth factor) receptort (EGFR) aktiválni képes. Kísérletek bebizonyították, hogy az EGFR-t a zonulin PAR2-függő módon transzaktiválja. (PAR2-/- egerekben a zonulin nem aktiválta EGFR-t, s így nem módosította a barrier működést.)

Állatkísérletekben bebizonyosodott, hogy a gliadin CXC3 receptorhoz kötődve zonulin-termelés indukcióján keresztül képes a TJ módosítására.

Enterális patogének és a gliadin képesek zonulin felszabadulást okozni. A zonulin a ZO-1 fehérje leszakításával a TJ megnyílását okozza. A paracellularis út megnyílása lehetőséget ad a mikroorganizmusok kimosására, hozzájárulva ezzel az innate immunitáshoz, melyet a gazdaszervezet a vékonybél bakterium kolonizációja ellen indít.

Kimutatták, hogy a gliadin hasonlóképpen hat a vékonybél barrier funkcióra, mivel zonulin termelődést vált ki. Ez a hatás csak akkor figyelhető meg, ha a gliadint a bél lumen felőli oldalon adják a vizsgált szövethez. Kiderült, hogy a gliadin a CXC3 kemokin receptorhoz kötődik. Ez a receptor fokozottan jelenik meg coeliakiások vékonybelének lumen felőli oldalán. (CXC3 deficiens egerekben a gliadin zonulint felszabadító hatása elmaradt).

AZ INTESTINALIS PERMEABILITÁS ÉS A BETEGSÉGEK

Egyre több betegségről bebizonyosodik, hogy megváltozott bél permeabilitással jár, melynek hátterében a TJ épségének változása áll. Ilyen betegségek az autoimmun kórképek: 1-típusú diabetes mellitus (T1D), coeliakia (CD), sclerosis multiplex, rheumatoid arthritis. Ez azt jelenti, hogy antigének jutnak be a belső környezetbe, immunválaszt váltanak ki, mely aztán bármely szervet megcélozhat az arra genetikailag fogékony páciensekben. A TJ szerepet játszik daganatok kifejlődésében, fertőzések, allergiás állapotok kialakulásában.

Egészségesekben a TJ működése finoman szabályozott. A TJ átmeneti megnyílásakor bekerülő fehérjék toleranciát váltanak ki. Ha a TJ integritása károsodik (besugárzás, kemoterápia, toxinok), a környezeti antigénekre immunválasz fejlődhet ki.

A bélhez kapcsolt immunrendszer reagálóképességének egyik tényezője az MHC (major histocompatibility complex). Legalább 50 olyan betegség ismert, amire való hajlam specifikus HLA I vagy II alléllal hozható kapcsolatba.

Az első tényező a genetikai hajlam arra, hogy a gazdaszervezet immunrendszere a felismert környezeti antigént félreértelmezze, a második, hogy a gazdaszervezet ki van téve az antigénnek, végül az antigén bemutatásra kerül a bélrendszer nyálkahártyához társult immunrendszerének a paracellularis út megnyílása miatt. A legtöbb esetben a fokozott áteresztőképesség megelőzi a betegséget, az antigén beáramlás nagyobb mértékű lesz, több szervet érintő kóros folyamat indul el, mely végül szisztémás betegséghez vezet.

Azok a betegségek, melyekben a zonulin szerepét már bizonyították

Coeliakia (celiac disease, CD)

A coeliakia egyedülálló az autoimmun betegségek körében: mind a kiváltó antigén, mind a genetikai hajlam (HLA) jól ismert.

A kiváltó antigén a glutén, két komponensből áll, a gliadinból és a gluteninből, mindkettő toxikus a coeliakiások számára. Legalább 50 toxikus glutén epitópot azonosítottak, mely citotoxikus, immunmoduláló, bél permeabilitást növelő hatású. Ezeket részben térképezték fel. Az a-gliadin esetén a 31-41 peptid citotoxikus, a 57-89 peptid (33-mer gliadin) immunomodulátoros hatású, a 11-130 és 151-170 a CXC3 receptorhoz kötődik (zonulin felszabadulást okoz), a 261-277 IL-8 felszabadulást vált ki. A 33-mer peptid rezisztens a különböző emésztő enzimekre (gyomor-, hasnyálmirigy, kefeszegély- peptidázokra). A 33-mer peptid további átalakulás nélkül erősen kötődik a HLA DQ2 molekulákhoz. A zonulin upregulációját CD betegek szérumában ELISA mérésekkel mutatták ki. A betegség akut fázisa alatt a zonulin szint emelkedett volt az egészségesekkel összehasonlítva. A zonulin koncentráció csökkent a glutén-mentes diéta alatt.

1-típusú diabetes mellitus (T1DM)

A hasnyálmirigy b-sejtjeinek autoimmun destrukcióját elindító trigger nem ismert. Bizonyos HLA II allélok összefüggésbe hozhatók a betegségre való hajlammal. A T1D társulhat más autoimmun betegséggel (CD, thyreoiditis) is. Újabb tanulmányok bizonyították, hogy a bél permeabilitás megváltozása megelőzi a betegség kezdetét. (Patkány modell). A gliadinnak és egyéb búzafehérjének is jelentőséget tulajdonítanak a betegség patogenezisében.

A szerző több állatkísérleti ill. klinikai adatra hivatkozva a következő betegségekben valószínűsíti a zonulin szerepét:

Asthma
Sclerosis multiplex
Glioma
IBD